KR100673680B1 - Diffraction optical element and method manufacturing the same, and optical device - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수의 광학적 기능을 동시에 실현할 수 있는 동시에, 소형으로 생산성에도 뛰어난 회절광학소자 및 그 제조방법, 및 광학장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention, at the same time capable of realizing a plurality of optical functions at the same time, and an object thereof is to provide a compact excellent in the productivity, the diffractive optical element and a method of manufacturing the same, and optical device. 그 때문에, 회절광학소자(10)는, 복수의 층(11∼13)으로 이루어지고, 각각의 층이 광학재료로 구성된 복층부재(10a)를 구비한다. Therefore, the diffractive optical element 10 is composed of a plurality of layers (11 to 13), each of the layers and a multi-layer member (10a) consisting of optical material. 복층부재의 이웃하는 층(11, 12)(12, 13)끼리는, 서로 밀착되고, 또한, 광학재료의 굴절율이 서로 다르다. Each other and the adjacent layer of the multi-layer member (11, 12) (12,13), being in close contact with each other, In addition, the refractive index of the optical material are different from each other. 복층부재의 내부에는, 이웃하는 층끼리의 밀착한 경계면(10b, 10c)이 포함된다. The interior of the multi-layer member, includes the adhesive layer between the boundary surfaces of the neighboring (10b, 10c). 이 경계면과 복층부재의 표면을 포함시킨 3개 이상의 면 중, 적어도 2개의 면에는, 각각, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴(14, 15)이 형성되고, 다른 면에 형성된 요철패턴끼리는, 복층부재의 층방향에 관한 형상 또는 치수가 서로 다르다. In the interface with more than three sides of at least two surfaces which comprises a surface of the multi-layer member, respectively, the irregular portion (14, 15) which leads to the desired diffraction effect with respect to the transmitted light it is formed, and with each other concave and convex pattern formed on the other side , the shape or dimension of the layer direction of the multilayer member are different from each other.

Description

회절광학소자 및 그 제조방법, 및 광학장치{DIFFRACTION OPTICAL ELEMENT AND METHOD MANUFACTURING THE SAME, AND OPTICAL DEVICE} The diffractive optical element and a method of manufacturing the same, and optical device {DIFFRACTION OPTICAL ELEMENT AND METHOD MANUFACTURING THE SAME, AND OPTICAL DEVICE}

본 발명은, 빛의 회절현상을 이용하여 여러가지 광학적 기능을 발휘하는 위상형(位相型) 회절광학소자 및 그 제조방법, 및 광학장치에 관한 것이다. The present invention relates to a phase type (位相 型) to exert a variety of optical functions by using a diffraction phenomenon of light, the diffractive optical element and a method of manufacturing the same, and optical device.

회절광학소자는, 빛의 회절현상을 이용하여, 렌즈기능(집광이나 발산), 분기 /합파기능, 광강도분포변환기능, 파장필터기능, 분광기능 등, 여러가지 광학적 기능을 발휘하는 광학소자로서 알려져 있다. Diffraction optical element using the diffraction phenomenon of light, the lens function (converging or diverging), the branch / multiplexing function, the light intensity distribution converting function, such as wavelength filtering function, spectral feature, known as an optical element which shows a number of optical functions have. 덧붙여서 말하면, 분광기능을 가지는 회절광학소자는 글레이팅, 렌즈기능을 가지는 회절광학소자는 존플레이트라고도 불리고 있다. By the way, say, a diffractive optical element having a diffractive optical element having a spectroscopic function is decorated article, the lens function is also called zone plates.

또한, 위상형의 회절광학소자는, 광학재료(예를 들면 광학유리)의 표면에 회절격자형상의 요철패턴을 형성한 것으로, 요철패턴의 형상에 의해서, 그 광학적 기능이 정해져 있다. In addition, the diffractive optical element is a phase type, to form a concave-convex pattern of the diffraction grating shape on the surface of the optical material (for example, optical glass), by the shape of the concave-convex pattern, it is determined that the optical function. 예를 들면, 바이어스격자 등의 글레이팅의 경우(도 9), 요철패턴은 등간격의 직선형상이다. For example, in the case of articles, such rating biases the grid (Fig. 9), the concave-convex pattern is a straight line shape in equal intervals. 존플레이트의 경우(도 10), 요철패턴은 동심원형상이다. For a zone plate (10), the concave-convex pattern is a circular shape.

회절광학소자를 사용하여 복수의 광학적 기능을 동시에 실현하기 위해서는, 통상, 서로 다른 단일 기능의 회절광학소자를 복수 준비하여, 이들 복수의 회절광 학소자를 직렬로 배치하는 방법이 채용된다. In order to realize a plurality of optical functions at the same time using the diffractive optical element, a method of usually one another by a plurality prepare the diffractive optical element of the other single feature, arranging a plurality of diffractive optical element thereof in series is employed. 이 방법에 의하면, 비교적 용이하게, 회절광학소자에 의한 복수의 광학적 기능을 동시에 실현시킬 수 있다. According to this method, it is possible to relatively easily realize a plurality of optical functions, by the diffraction optical element at the same time.

그러나, 단일의 기능을 가지는 회절광학소자를 직렬로 복수배치하는 방법에서는, 이들 복수의 회절광학소자로 이루어지는 광학계의 조립시에, 각각의 회절광학소자의 위치맞춤을 정확히 하지 않으면 안되어, 생산성이 높다고는 할 수 없다. However, in the method of arrangement of a plurality of diffractive optical element having a single function in series, and afterwards, if at the time of assembly of the optical system comprising a plurality of diffractive optical elements thereof, not exactly, each of the alignment of the diffractive optical element, high productivity can not. 또한, 실현하고 싶은 기능의 수가 증가하면, 필요한 회절광학소자의 수도 증가하기 때문에, 그 만큼 고(高)정밀도로 제조하는 것이 곤란하게 되고, 광학계를 작게 하는 것도 어려워진다. Further, when realizing an increasing number of features like, since the increasing number of the diffractive optical element necessary, and be that much to manufacture at a high (高) accuracy difficult, it is difficult to reduce the optical system.

그래서, 동시에 실현하고 싶은 복수의 광학적 기능의 각각에 요철패턴을 합성하여, 광학재료의 1개의 표면에 형성하는 방법이 제안되었다. Thus, by combining a concavo-convex pattern to each of a plurality of optical functions that you want to achieve at the same time, it has been proposed a method of forming on one surface of the optical material. 이 방법은, 소형으로 다기능인 회절광학소자를 실현하고자 하는 것이지만, 합성한 후의 요철패턴은 대단히 복잡한 형상이 되기 때문에, 1개의 표면에 정밀도 좋게 가공하는 것은 어렵다. This method, but to realize the multi-function of the diffractive optical element with a small, since a very complicated shape is irregular portion after the synthesis, and it is difficult to machine with high precision on one surface.

예를 들면, 렌즈기능과 분광기능을 동시에 실현하고자 한 경우, 1개의 표면에 형성해야만 하는 요철패턴은, 도 9에 나타내는 등간격의 선형상 패턴과 도 10에 나타내는 동심원형상 패턴을 합성한 형상이 된다. For example, the lens function and when a to realize the spectral features at the same time, one concavo-convex pattern that must be formed on the surface, a shape obtained by synthesizing the concentric pattern shown in Fig interval 10 the linear pattern also, such as shown in Fig. do. 합성은 각각의 패턴에 의한 위상변조의 합을 취하는 것에 의해 행하여지고, 합성한 후의 요철패턴의 형상은, 도 11에 나타내는 바와 같이, 대단히 복잡하고 대칭성도 낮다. Synthesis is lower also is carried out by taking the sum of the phase modulation, the shape of the concave-convex pattern after the composing process is, very complicated as shown in Fig. 11 and the symmetry of each of the patterns.

본 발명의 목적은, 복수의 광학적 기능을 동시에 실현할 수 있는 동시에, 소 형으로 생산성에도 뛰어난 회절광학소자 및 그 제조방법, 및 광학장치를 제공하는 것에 있다. An object of the present invention, it is possible to realize a plurality of optical functions at the same time, to provide a predetermined type in productivity superior diffractive optical element and a method of manufacturing the same, and optical device.

본 발명의 회절광학소자는, 복수의 층으로 이루어지고, 각각의 층이 광학재료로 구성된 복층부재를 구비하고, 상기 복층부재가 이웃하는 층끼리는, 서로 밀착되고, 또한, 광학재료의 굴절율이 서로 다르고, 상기 복층부재의 내부에는, 상기 이웃하는 층끼리의 밀착한 경계면이 1개 이상 포함되고, 상기 1개 이상의 경계면과 상기 복층부재의 표면을 포함시킨 3개 이상의 면 중, 적어도 2개의 면에는, 각각, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴이 형성되고, 다른 면에 형성된 상기 요철패턴끼리는, 상기 복층부재의 층방향에 관한 형상 또는 치수가 서로 다른 것이다. The diffractive optical element of the present invention is composed of a plurality of layers, each layer provided with a multi-layer member made of an optical material, and, adhered to each other with each other layer in which the multi-layer member neighbors, and, another is the refractive index of optical material are different, the interior of the multi-layer member, and the neighborhood is included in close contact a boundary surface is at least one of the layers to each other to, among three or more surfaces which comprises the at least one boundary surface and the surface of the multi-layer member, at least two surfaces, the , respectively, the concave-convex pattern that causes the desired diffraction effect with respect to the transmitted light is formed, and with each other wherein the uneven pattern formed on the other side, to a shape or dimensions relating to a layer direction of the multilayer member different.

이 회절광학소자에서는, 입사한 빛이 요철패턴의 형성면(적어도 2개)을 순차로 투과하면서 복수회의 회절작용을 받기 때문에, 1개의 소자로 복수의 광학적 기능을 동시에 실현할 수가 있다. In this diffractive optical element, since the incident light a plurality of times receiving the diffraction action, while transmitting sequentially the forming surface (at least two) of the concave-convex pattern, it is possible to realize a plurality of optical functions at the same time by a single device. 또한, 이 회절광학소자는, 소형으로 생산성에도 우수하다. In addition, the diffractive optical element, a compact is excellent in productivity.

본 발명의 다른 회절광학소자는, 3개 이상의 층으로 이루어지고, 각각의 층이 광학재료로 구성된 복층부재를 구비하고, 상기 복층부재가 이웃하는 층끼리는, 서로 밀착되고, 또한, 광학재료의 굴절율이 서로 다르고, 상기 복층부재의 내부에는 상기 이웃하는 층끼리의 밀착한 경계면이 2개 이상 포함되고, 상기 2개 이상의 경계면 중 적어도 2개에는, 각각, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴이 형성되고, 다른 면에 형성된 상기 요철패턴끼리는, 상기 복층부재의 층방 향에 관한 형상 또는 치수가 서로 다른 것이다. Diffractive optical element of the present invention, is composed of three or more layers, with each other, each layer having a multi-layer member made of an optical material, a layer in which the multi-layer member adjacent, and in close contact with each other, and the refractive index of optical material are different from each other, are in close contact interface of said adjacent layers to each other, the interior of the multi-layer member and comprising at least two, at least two there of at least two boundary surfaces, respectively, the concave-convex pattern that causes the desired diffraction effect with respect to the transmitted light formation and, each other and the unevenness pattern formed on the other side, to a shape or dimensions relating to cheungbang direction of the multi-layer member different.

이 회절광학소자에서는, 입사한 빛이 요철패턴의 형성면(적어도 2개)을 순차로 투과하면서 복수회의 회절작용을 받기 때문에, 1개의 소자로 복수의 광학적 기능을 동시에 실현할 수가 있다. In this diffractive optical element, since the incident light a plurality of times receiving the diffraction action, while transmitting sequentially the forming surface (at least two) of the concave-convex pattern, it is possible to realize a plurality of optical functions at the same time by a single device. 또한, 요철패턴이 복층부재의 내부에 형성되기 때문에, 확실히 요철패턴을 보호할 수가 있다. Further, since the irregular portion is formed inside the multi-layer member, it is possible to surely protect the concave and convex pattern. 또한, 이 회절광학소자는, 소형으로 생산성에도 우수하다. In addition, the diffractive optical element, a compact is excellent in productivity.

바람직하게는, 본 발명의 회절광학소자는, 상기 복층부재가, 수지제의 광학재료로 구성된 수지층을 2개 이상 포함하고, 상기 2개 이상의 수지층 중 적어도 2개가, 이웃하는 위치로 서로 밀착되고, 상기 요철패턴 중 적어도 1개가, 상기 이웃하는 위치로 밀착된 수지층끼리의 경계면에 형성된 것이다. Preferably, the diffractive optical element of the present invention, the multi-layer member, comprising a resin layer composed of an optical material of a resin of two or more, and at least two of the second number of one or more layers, in close contact with each other in the neighboring position and, to at least one of the concave and convex pattern formed on the interface of the resin layer in close contact with each other as to the neighboring position.

본 발명의 회절광학소자의 제조방법은, 이웃하는 2개의 층의 각각에, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴이 형성되고, 상기 요철패턴끼리의 형상 또는 치수가 층방향에 관해서 서로 다른 회절광학소자의 제조방법으로서, 소정의 광학재료로 구성된 층의 표면에, 제 1 요철패턴을 형성하는 제 1 공정과, 상기 제 1 요철패턴의 위에, 상기 광학재료와는 굴절율이 다른 수지제의 광학재료로 구성된 수지층을 형성하고, 상기 수지층의 표면에, 제 2 요철패턴을 형성하는 제 2 공정을 구비하고, 상기 제 2 공정은, 상기 제 1 요철패턴의 위에 상기 수지제의 광학재료의 미경화물(未硬化物)을 도포하는 제 1 보조공정과, 상기 미경화물에 대하여 상기 제 2 요철패턴의 반전형상의 형을 밀착시키는 제 2 보조공정과, 상기 형을 밀착시킨 상태로 상기 Production method of the diffractive optical element of the present invention, each of the two layers adjacent, the concave-convex pattern that causes the desired diffraction effect with respect to the transmitted light is formed, and the uneven pattern different diffraction is the shape or dimensions with respect to the layer direction between a method for producing the optical element, to the surface of the layer consisting of a given optical material, comprising: a first step, on top of the first concave-convex pattern, wherein the optical material and the refractive index of the optical of the other resin for forming a concave-convex pattern on the surface of said number of forming a resin layer consisting of a material, and the resin layer, and the second convex and a second step of forming a pattern, and the second step, the optical material of the resin over the first concave-convex pattern microscope the cargo to the first sub-process and the application of a cargo microscope (未 硬化 物) to the second sub-process, a state in which close contact with the close contact type to the type of a reverse shape of the second concave-convex pattern 미경화물을 경화시키는 제 3 보조공정을 포함하는 것이다. To a third sub-process to cure the microscope cargo.

바람직하게는, 본 발명의 회절광학소자의 제조방법은, 상기 제 3 보조공정에서, 광조사(光照射)에 의해서 상기 미경화물을 경화시키는 것이다. Preferably, the production method of the diffractive optical element of the present invention is that in the third sub-process, curing the cargo microscope by the light irradiation (光 照射).

본 발명의 광학장치는, 상기의 회절광학소자를 구비하고, 상기 회절광학소자가, 상기 광학장치의 미리 정한 광로중에 설치되고, 또한, 상기 광로에 대하여 상기 패턴의 형성면이 교차하는 방향으로 설치되는 것이다. Optical device according to the present invention is installed in the direction in which the diffractive optical element provided with the diffractive optical element, is provided in a predetermined optical path of the optics, but also, that the forming surface of the pattern intersect with respect to the optical path It will be.

바람직하게는, 본 발명의 광학장치는, 레이저광을 사용하는 장치이고, 상기 회절광학소자가, 각각의 층이 상기 레이저광의 파장 영역에서 투명한 광학재료로 구성되고, 또한, 상기 레이저광의 광로에 대하여 상기 형성면이 교차하는 방향으로 설치되는 것이다. Preferably, the optical device of the present invention, an apparatus using a laser beam, the diffractive optical element, each layer is composed of a transparent optical material in the laser light wavelength region, and also, with respect to the laser beam optical path It will be installed in the direction in which the forming surfaces intersecting.

또한 바람직하게는, 본 발명의 광학장치는, 상기 광학장치에서 사용되는 상기 레이저광의 파장영역을, 1.4㎛∼1.7㎛의 적외파장영역으로 한 것이다. Also preferably, the optical device of the present invention is obtained by the laser-light wavelength region used in the optical device, the infrared wavelength region of 1.4㎛~1.7㎛.

도 1은, 제 1 실시형태의 회절광학소자(10)의 전체구성을 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a first embodiment of the diffractive optical element (10).

도 2는, 회절광학소자(10)의 광학적 기능을 설명하는 광로도이다. 2 is an optical path diagram for explaining the optical function of the diffraction optical element 10.

도 3은, 회절광학소자(10)의 층(12)과 요철패턴(15)의 형성을 설명하는 도면이다. 3 is a view for explaining the formation of the layer 12 and the irregular portion 15 of the diffractive optical element (10).

도 4는, 제 2 실시형태의 회절광학소자(20)의 전체구성을 나타내는 개략도이다. Figure 4 is a schematic diagram showing the overall configuration of a second embodiment of the diffractive optical element 20.

도 5는, (n+1)층 구조의 회절광학소자의 개략도이다. Figure 5, (n + 1) is a schematic view of the diffractive optical element of the layer structure.

도 6은, (n-1)층 구조의 회절광학소자의 개략도이다. Figure 6, (n-1) is a schematic view of the diffractive optical element of the layer structure.

도 7은, 제 3 실시형태의 회절광학소자(10)를 제조하는 순서를 설명하는 도면이다. 7 is a view for explaining the procedure of manufacturing the diffractive optical element 10 of the third embodiment.

도 8은, 변형예의 회절광학소자(40)의 개략도이다. Figure 8 is a schematic view of a variation of the diffractive optical element 40.

도 9는, 분광기능을 발휘하는 글레이팅의 요철패턴에 대해서, 연속한 격자높이의 변화를 계급별로 나눠 나타낸 도면이다. 9 is a view showing with respect to the concave-convex pattern of the decorated article exhibiting a spectral feature, handing the change of a continuous grating height for each class.

도 10은, 렌즈기능을 발휘하는 존플레이트의 요철패턴에 대해서, 연속한 격자높이의 변화를 계급별로 나눠 나타낸 도면이다. 10 is a view showing with respect to the concave-convex pattern of the zone plate to exert a lens function, dividing the change in the height of each successive grid class.

도 11은, 종래의 다기능인 회절광학소자에 있어서 합성후의 요철패턴에 대해서, 연속한 격자높이의 변화를 계급별로 나눠 나타낸 도면이다. 11 is a view showing with respect to the concave-convex pattern obtained after synthesis, dividing the change in a continuous grid height by class in the conventional multi-function of the diffractive optical element.

이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. The below with reference to the drawings describing the embodiments of the present invention;

(제 1 실시형태) (First Embodiment)

제 1 실시형태의 회절광학소자(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 1개의 복층부재(10a)에 의해서 구성되어 있다. The diffractive optical element 10 of the first embodiment, and is constituted by a single multi-layer member (10a) as shown in Fig. 또한, 이 복층부재(10a)는, 3개의 층(11, 12, 13)으로 이루어지고, 층(11)은 저굴절율의 광학재료, 층(12)은 고굴절율의 광학재료, 층(13)은 저굴절율의 광학재료로 구성되어 있다. In addition, the multi-layer member (10a), the three is composed of layers 11, 12 and 13, layer 11 is an optical material of a high refractive index, layer 13 is an optical material, a layer 12 of low refractive index It is composed of an optical material of the low refractive index. 요컨대, 복층부재(10a)가 이웃하는 층(11, 12)끼리는 서로 굴절율이 다르고, 이웃하는 층(12, 13)끼리도 서로 굴절율이 다르다. In short, the multi-layer member (10a) has a refractive index different from each other and each adjacent layer (11, 12), adjacent layers (12,13) ​​different in refractive index from each other kkirido.

또한, 3개의 층(11∼13)을 구성하는 광학재료는, 어느 쪽도, 회절광학소자 (10)의 사용파장영역(예를 들면 1.4㎛∼1.7㎛의 적외파장영역)에서 투명한 광학재료이다. In addition, the optical material for forming the three layers (11 to 13) is either a transparent optical material in the using wavelength region of the diffractive optical element 10 (e.g. infrared wavelength region of 1.4㎛~1.7㎛) . 구체적으로는, 3개의 층(11∼13)중, 층(11)의 재료는 광학유리, 층(12, 13)의 재료는 광학수지이다. Specifically, the material of the layer 11 of the three layers 11 to 13 is the material of the optical glass, the layers 12 and 13 is an optical resin. 요컨대, 층(11)은 유리층이고, 층(12, 13)은 수지층이다. In other words, layer 11 is a glass layer, and the layers 12, 13 is a resin layer.

여기서, 층(11)의 재료인 광학유리로서는, 주성분이 SiO 2 -PbO-R 2 O, SiO 2 -PbO-BaO-R 2 O, SiO 2 -B 2 O 3 -PbO-BaO, (SiO 2 )-B 2 O 3 -La 2 O 3 -PbO-Al 2 O 3 , (SiO 2 )-B 2 O 3 -La 2 O 3 -PbO-RO, (SiO 2 )-B 2 O 3 -La 2 O 3 -ZnO-TiO 2 -ZrO 2 , B 2 O 3 -La 2 O 3 -Gd 2 O 3 -Y 2 O 3 -Ta 2 O 5 , SiO 2 -TiO 2 -KF, SiO 2 -B 2 O 3 -R 2 O-Sb 2 O 3 , B 2 O 3 -(Al 2 O 3 )-PbO-RO 등인 소위 프린트유리나, 주성분이 SiO 2 -RO-R 2 O, SiO 2 -BaO-R 2 O, SiO 2 -B 2 O 3 -BaO, (SiO 2 )-B 2 O 3 -La 2 O 3 -RO-ZrO 2 , (SiO 2 )-B 2 O 3 -La 2 O 3 -ZnO-Nb 2 O 5 , B 2 O 3 -La 2 O 3 -Gd 2 O 3 -Y 2 O 3 , SiO 2 -B 2 O 3 -R 2 O-BaO, P 2 O 5 -(Al 2 O 3 -B 2 O 3 )-R 2 O-BaO, SiO 2 -B 2 O 3 -K 2 O-KF, SiO 2 -R 2 O-ZnO 등인 크라운유리, 석영유리, 형석 등, 여러가지 유리재료를 사용할 수 있다. Here, as the material of the optical glass of the layer 11, whose main component is SiO 2 -PbO-R 2 O, SiO 2 -PbO-BaO-R 2 O, SiO 2 -B 2 O 3 -PbO-BaO, (SiO 2 ) -B 2 O 3 -La 2 O 3 -PbO-Al 2 O 3, (SiO 2) -B 2 O 3 -La 2 O 3 -PbO-RO, (SiO 2) -B 2 O 3 -La 2 O 3 -ZnO-TiO 2 -ZrO 2 , B 2 O 3 -La 2 O 3 -Gd 2 O 3 -Y 2 O 3 -Ta 2 O 5, SiO 2 -TiO 2 -KF, SiO 2 -B 2 O 3 -R 2 O-Sb 2 O 3, B 2 O 3 - (Al 2 O 3) -PbO-RO or the like so-called printing glass, whose main component is SiO 2 -RO-R 2 O, SiO 2 -BaO-R 2 O , SiO 2 -B 2 O 3 -BaO , (SiO 2) -B 2 O 3 -La 2 O 3 -RO-ZrO 2, (SiO 2) -B 2 O 3 -La 2 O 3 -ZnO-Nb 2 O 5, B 2 O 3 -La 2 O 3 -Gd 2 O 3 -Y 2 O 3, SiO 2 -B 2 O 3 -R 2 O-BaO, P 2 O 5 - (Al 2 O 3 -B 2 O 3) -R 2 O-BaO , SiO 2 -B 2 O 3 -K 2 O-KF, SiO 2 -R 2 O-ZnO or the like crown glass, quartz glass, fluorite, etc., can be used various glass materials.

층(12, 13)의 재료인 광학수지로서는, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메타크릴산메틸, 폴리메타크릴산트리플루오로에틸, 폴리메타크릴산이소부틸, 폴리아크릴산메틸, 디에틸렌글리콜비스아릴카보네이트, 폴리메타크릴산메틸, 폴리α-브롬아크릴산메틸, 폴리메타크릴산-2,3-디브롬프로필, 프탈산아릴, 폴리메타크릴산페닐, 폴리벤조산비닐, 폴리메타크릴산펜타크롤페닐, 폴리크롤스티렌, 폴리비닐나프탈렌, 폴리비닐카르바졸, 실리콘폴리머 이외, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭 시계 수지, 엔-티올계 수지, 티오우레탄계 수지 등으로 분류되는 여러가지 수지재료나, 포토폴리머를 사용할 수 있다. As the material for the optical resin of the layer (12, 13), polycarbonate, polystyrene, polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate, trifluoroethyl, polymethacrylic isobutyl, poly methyl acrylate, diethylene glycol bisaryl carbonate , poly (methyl methacrylate), poly α- bromine, methyl acrylate, polymethyl methacrylate, a bromine-2,3-propyl, an aryl acid, polymethacrylic acid, phenyl, poly vinyl benzoate, polymethacrylic acid penta scroll phenyl, poly crawl styrene, polyvinyl naphthalene, polyvinyl carbazole, silicone polymers other than the acrylic resin, urethane resin, epoxy clock resin, yen may be a thiol-based resin, thio various resin materials classified in the urethane resin and the like, or photopolymer.

또한, 회절광학소자(10)에 있어서, 복층부재(10a)가 이웃하는 층(11, 12)끼리는 서로 밀착되고, 이웃하는 층(12, 13)끼리도 서로 밀착되어 있다. Further, in the diffraction optical element 10, it is brought into close contact with each other with each other multi-layer member (10a) adjacent the layer (11, 12), and is brought into close contact with each other kkirido neighboring layer (12, 13). 이 때문에, 복층부재(10a)의 내부에는, 2개의 경계면인 경계면(10b)과 경계면(10c)이 포함되는 것으로 된다. For this reason, in the interior of the multi-layer member (10a), it is to be included in a boundary surface (10b) and a boundary surface (10c) of the interface 2.

그리고, 복층부재(10a)내의 2개의 경계면(10b, 10c)에는, 각각, 회절격자형상의 요철패턴(14, 15)이 형성되어 있다. And, the two boundary surfaces (10b, 10c) have, respectively, the concave-convex pattern (14, 15) of the diffraction grating shape is formed in the multi-layer member (10a). 이들의 요철패턴(14, 15)끼리는, 복층부재(10a)의 층방향에 관한 형상 및 치수가 서로 다르다. Their concave-convex pattern (14, 15) with each other, the shape and dimensions of the layer direction of the multi-layer member (10a) are different from each other. 또, 층방향이란, 적층방향에 수직인 2방향이다. In addition, the layer direction is a second direction perpendicular to the stacking direction. 회절격자형상의 요철패턴이란, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴인 것이다. The concave-convex pattern of the diffraction grating shape is, the irregular portion will cause the desired diffractive action on the transmitted light.

요철패턴(14, 15)에 대해서 구체적으로 설명하면, 경계면(10b)의 요철패턴 (14)은, 도 9의 등간격의 선형상 패턴이고, 분광기능을 실현한다. More specifically with respect to the uneven pattern 14, 15, uneven pattern 14 of the boundary surface (10b) is a gap, such as the linear pattern of Figure 9, it implements the spectral feature. 또한, 경계면 (10c)의 요철패턴(15)은, 도 10의 동심원형상 패턴이고, 렌즈기능을 실현한다. Further, the irregular portion 15 of the boundary surface (10c) is a concentric circle-shaped patterns in Fig. 10, it realizes a lens function.

요컨대, 제 1 실시형태의 회절광학소자(10)에서는, 1개의 소자로, 렌즈기능과 분광기능을 동시에 실현할 수가 있다. In other words, in the diffractive optical element 10 of the first embodiment, by a single element, it is possible to realize a lens function and spectroscopic function at the same time. 이 때문에, 회절광학소자(10)를 투과하는 빛은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 요철패턴(15)의 렌즈기능에 의해서 집광되고, 요철패턴(14)의 분광기능에 의해서 0차 회절광, 1차 회절광, 2차 회절광‥‥으로 나누어진다. Therefore, the light passing through the diffractive optical element 10, as shown in Figure 2, is converged by the lens function of the uneven pattern 15, by a spectral feature of the uneven pattern 14, the 0th-order diffraction light, 1st-order diffracted light, divided by the second diffraction light ‥‥. 0차광은 광축에 따라 직진하는 빛이다. 0 order light is a light straight along the optical axis. 1차광, 2차광‥‥은 광축 에 대하여 θ 1 , θ 2 ‥‥의 방향으로 진행하는 빛이다. Primary light, the secondary light ‥‥ is light with respect to the optical axis proceeds in the direction of θ 1, θ 2 ‥‥. 또, 도 2에서는, 0차 회절광, 1차 회절광, 2차 회절광만을 나타내고 있다. In addition, FIG. 2 shows a zero-order diffracted light, 1st-order diffracted light and the second diffracted light.

양호한 광학성능을 실현하기 위해서, 각각의 격자면간격 D 1 은, 짧을수록 좋고, 1mm 이하, 나아가서는 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. In order to realize good optical performance, each surface of the grid spacing D 1 is good, the shorter is preferably 1mm or less, and further 500㎛ or less. 격자면간격 D 1 이 이것보다 크면, 의도하지 않은 방향으로 빛이 구부려지기 때문에, 플레어가 증대한다. Since the lattice spacing D 1 is greater than this, by bending the light in an unintended direction, thereby increasing the flare. 광학성능상, 격자면간격 D 1 은, 짧을수록 좋지만, 제조의 용이함을 고려하면, 5㎛ 이상, 나아가서는 10㎛ 정도 떨어져 있는 쪽이 바람직하다. Optical performance, lattice spacing is D 1, but the shorter, in consideration of the ease of manufacture, the 5㎛ or more, and further in side away 10㎛ preferred. 또, 격자면간격 D 1 은 어떤 격자(요철패턴(14))의 정상과 그 위에 적층한 격자(요철패턴(15))의 계곡부와의 간격에 해당한다. The lattice spacing D 1 corresponds to the distance from the valley portion of a certain grating (uneven pattern 14) and a top laminate above the grid (irregular portion 15) of the.

또한, 요철패턴(14)의 격자높이 H 1 은, 이웃하는 층(11, 12)끼리의 굴절률차에 따라서 결정되고, 요철패턴(15)의 격자높이 H 2 는, 이웃하는 층(12, 13)끼리의 굴절률차에 따라서 결정된다. Further, the grating height H 1 of the irregular portion 14, is determined by the refractive index difference between adjacent layers (11, 12), the grating height H 2 of the uneven pattern 15, the layer adjacent (12, 13 ) it is determined according to the refractive index difference of each other. 격자높이 H 1 , H 2 는, 요철패턴(14, 15)의 오목부와 볼록부와의 고저차에 해당한다. Grid height H 1, H 2 are corresponds to the height difference between the concave and convex portions of the irregular portion (14, 15).

일반적으로, 같은 광학적 기능을 갖는 회절격자형상의 요철패턴을 생각하는 경우, 이웃하는 층끼리의 굴절률차와 요철패턴의 격자높이는 반비례의 관계에 있다. In general, when considering a concave-convex pattern of the diffraction grating shape has the same optical function, the height of the grid and the refractive index difference of the concave-convex pattern layer to each other in the neighborhood relationship of inverse proportion. 요컨대, 굴절률차를 크게 하면 격자높이를 낮게 할 수가 있고, 굴절률차가 작아지면 격자높이를 높게 해야 한다. In other words, by increasing the refractive index difference it can be reduced, and the grating height, should increase the refractive index difference when the grid height smaller.

그리고, 요철패턴(14, 15)의 가공정밀도를 고려하면, 요철패턴(14, 15)의 격 자높이 H 1 , H 2 는, 낮은 쪽이 바람직하다. And, in consideration of the machining accuracy of the uneven patterns 14, 15, grid height H 1, H 2 of the irregular portion (14, 15), the lower is preferred. 또한, 광축에 대하여 기울어 입사하는 광선에 의한 상(像)에의 악영향을 저감하는 점에서도, 낮게하는 것이 바람직하다. Further, it is, preferable that the low point in the inclined incident reducing the adverse effects to the phase (像) by the light beam with respect to the optical axis. 격자높이 H 1 , H 2 를 실용적인 범위로 하기(요철패턴(14, 15)을 정밀도 좋게 가공하기) 위해서는, 이웃하는 층(11, 12)(12, 13)끼리의 굴절률차가, 0.01 이상인 것이 바람직하다. To the grating height H 1, H 2 as a practical range (concave and convex patterns (14, 15) for machining with high accuracy) to the refractive index difference between adjacent layers (11,12) (12,13) which, preferably not less than 0.01 Do.

또한, 제 1 실시형태의 회절광학소자(10)를 제조하는 순서는, 개략, 다음과 같이 되어 있다. In addition, the order of manufacturing the first embodiment of the diffraction optical element 10, is as shown in the schematic, and then. <<11>> 층(11) 표면에 요철패턴(14)을 형성한다. << 11 >> and the layer 11 to form a concave-convex pattern surface (14). <<12>> 요철패턴(14)위에 층(12)을 형성하고, 층(12)의 표면에 요철패턴(15)을 형성한다. Forming a layer (12) over << 12 >> irregular portion 14, and forms a concavo-convex pattern 15 on the surface of the layer 12. <<13>> 요철패턴(15) 위에 층(13)을 형성한다. << 13 forms a layer 13 over >> irregular portion (15).

상기의 순서 <<11>>에 있어서 요철패턴(14)의 형성은, 유리층(층(11))에 대한 가공이다. Formation of the uneven pattern 14 according to the order of << 11 >> is a process for the glass layer (layer 11). 그 가공방법으로서는, 예를 들면, 다음 3개의 방법 (A)∼(C)중 어느 하나를 사용할 수가 있다. As the processing method, for example, it is possible to use any one of three ways: (A) ~ (C).

(A) 절삭가공이나 연삭가공 등의 기계가공, 혹은 CVD(Chemical Vaporization Machining)에 의해 유리층을 직접 가공하여, 표면에 요철패턴(14)을 형성한다. (A) by processing the glass layer directly by machining, or CVD (Chemical Vaporization Machining) such as a cutting process or grinding process to form a concavo-convex pattern 14 on the surface. (B) 포토리소그래피에 의해 미세가공한 레지스트층을 유리층의 위에 형성하고, 그 후, 이온에칭함에 의해 레지스트층의 패턴형상을 유리층에 전사하여, 표면에 요철패턴(14)을 형성한다. (B) to form a fine patterning a resist layer by photolithography on the top of the glass layer and, thereafter, by the called ion transfer the pattern shape of the resist layer on the glass layer, to form a concave-convex pattern 14 on the surface .

(C) 금형 등의 몰드를 사용하여 유리층에 패턴형상을 전사하여, 표면에 요철패턴(14)을 형성한다(유리몰드법). (C) by using a mold of a mold, such as transferring the pattern to the glass-like layer to form a concave-convex pattern 14 on the surface (glass mold process). 이 방법에서는, 유리층의 광학재료로서, 굴복 점이 500℃ 이하인 저융점유리를 사용하면, 성형시의 온도를 내릴 수 있고, 금형의 내열성에 관한 제한을 완화할 수 있다. In this method, as an optical material of the glass layer, when the yield point is less than or equal to 500 using the low-melting glass ℃, it is possible to make the temperature at the time of molding, it is possible to ease the limit on the heat resistance of the mold. 이 때문에, 금형의 재료로서, 절삭이나 감삭으로 용이하게 가공할 수 있는 금속재료를 사용할 수 있다. Therefore, as the mold material, it is possible to use a metal material which can be easily processed into a cutting or gamsak.

이들 3개의 방법 (A)∼(C)중 어느 하나를 사용한다고 하더라도, 요철패턴 (14)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 단순한 등간격의 선형상 패턴이기 때문에, 유리층(층(11))의 표면에 대하여, 용이하고 또한 고정밀도로 가공할 수가 있다. Even if using any one of these three methods (A) ~ (C), the concave-convex pattern because 14 is, just like the linear pattern of the distance as shown in Figure 9, the glass layer (layer 11 ) with respect to the surface, and it can also easily be machined with high accuracy of.

상기의 순서 <<12>>에 있어서의 요철패턴(15)의 형성은, 수지층(층(12))에 대한 가공이다. Forming the irregular portion 15 in the order of << 12 >> is a number of processing on the resin layer (layer 12). 그 가공방법으로서는, 예를 들면, 다음 3개의 방법 (D)∼(F) 중 어느 하나를 사용할 수가 있다. As the processing method, for example, it is possible to use any one of three ways: (D) ~ (F).

(D) 사출성형법에 의해, 표면에 요철패턴(15)을 전사한다. (D) by injection molding to transfer the irregular portion 15 on the surface. (E) 열경화성 혹은 광경화성 수지와 금형 등의 몰드를 사용하여 수지층에 패턴형상을 전사하여, 표면에 요철패턴(15)을 형성한다. (E) transferring the heat-curable or photo-pattern shape on the resin layer using a mold such as a resin and a mold to form the irregular portion 15 on the surface. (F) 수지층이 포토폴리머인 경우에는, 간섭광을 조사하여 홀로그램을 제작함에 의해, 표면에 요철패턴(15)을 형성한다. If (F) of the resin layer may include a photopolymer, by irradiating interference light produced by the hologram to form a concave-convex pattern 15 on the surface.

여기서, 방법 (E)에 대해서, 도 3(a)∼(c)를 사용하여 자세히 설명한다. Here, with respect to the method (E), it will be described in detail by use of Fig. 3 (a) ~ (c). 우선, 유리층(층(11))의 요철패턴(14)의 위에 수지재료의 미경화물(未硬化物)(12a)을 도포한다(a). First, the glass layer (layer 11) is applied to the cargo microscope (未 硬化 物) (12a) of the resin material on the irregular portion 14 of the (a). 다음에, 이것으로부터 형성하는 요철패턴(15)의 반전형상(이하 '반전패턴(15a)'이라고 한다)의 형(16)을 미경화물(12a)에 대하여 밀착시켜(b), 형 (16)과 층(11)의 사이에 미경화물(12a)을 충전시킨다. Next, brought into close contact with respect to the uneven pattern 15 is inverted shape of type 16 (hereinafter "reverse pattern (15a)" is called) microscopy storage (12a) of which forms therefrom (b), type 16 and between the layer 11 and charges the storage (12a) microscopy.

이 때, 층(11)의 요철패턴(14)과 형(16)의 반전패턴(15a)의 미세한 오목부에 따라 미경화물(12a)이 들어가도록, 눌러펼치다는 것이 바람직하다. In this case, layer 11 is the concave-convex pattern reversed cargo (12a) microscope in accordance with the fine concave portion of the pattern (15a) of 14 and the mold 16 is to fit in, press preferably is outspread. 그리고, 눌러 펼친 후의 상태에서, 층(11)의 측에서 빛(예를 들면 자외선)을 조사하거나, 혹은 가열함에 의해, 미경화물(12a)을 경화시킨다. Then, by pressing in the state after the expanded, cured, microscopy cargo (12a) by irradiating a light (e.g. UV light) from the side of the layer 11, or heating. 마지막으로, 이형(離型)한다(c). Finally, a release (離 型) (c). 그 결과, 요철패턴(14) 위에 수지층(층(12))이 형성되고, 이 층(12)의 표면에 요철패턴(15)이 형성된다. As a result, the resin layer (layer 12) on the irregular portion 14 is formed, and the uneven pattern 15 is formed on the surface of the layer 12.

이들 3개의 방법 (D)∼(F)중 어느 하나를 사용한다고 하더라도, 요철패턴 (15)은, 도 10에 나타내는 바와 같이 단순한 동심원형상 패턴이기 때문에, 수지층(층(12))의 표면에 대하여, 용이하고 또한 고정밀도로 가공할 수가 있다. On the surface of because these three methods (D) ~ (F), even if they are using one, irregular portion 15 is a simple concentric pattern as shown in Fig. 10, the resin layer (layer 12) for easily and it can also be machined with high precision.

한편, 상기의 순서 <<13>>에 있어서 층(13)의 형성은, 도 3에 나타내는 방법 (E)에 있어서, 반전패턴(15a)을 가지는 형(16) 대신에, 요철패턴을 가지지 않은 평판형상의 형을 사용함으로써, 마찬가지로 할 수 있다. On the other hand, the formation of layer 13 according to the order of << 13 >> is, instead of Fig. In the method (E) shown in Fig. 3, with type (16) with a reverse pattern (15a), having no irregular portion by using the type of flat-sheet, it is possible to similarly.

그 결과, 복층부재(10a)의 내부에 2개의 단순한 요철패턴(14, 15)이 순차로 형성된 회절광학소자(10)를 용이하게 얻을 수 있다. As a result, it is possible to easily obtain the two simple recessed and projected patterns 14 and 15, the diffractive optical element 10 formed in this order inside the multi-layer member (10a). 이 회절광학소자(10)는, 상술한 바와 같이, 1개의 소자로 렌즈기능과 분광기능을 동시에 실현할 수 있는 것이고, 또한, 대단히 소형이다. The diffractive optical element 10, as described above, that would be realized by a single element lens function and spectroscopic function at the same time, also, it is very small. 즉, 제 1 실시형태에 의하면, 렌즈기능과 분광기능을 동시에 실현할 수 있는 동시에, 소형이고 생산성에도 뛰어난 회절광학소자(10)를 용이하게 얻을 수 있다. That is, according to the first embodiment, it is possible to realize a lens function and spectroscopic function at the same time, is compact and productivity also can be easily obtained superior diffractive optical element (10).

(제 2 실시형태) (Second Embodiment)

제 2 실시형태의 회절광학소자(20)는, 도 4(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 1개의 복층부재(20a)에 의해서 구성되어 있다. Second embodiment of the diffractive optical element 20, and is constituted by a single multi-layer member (20a) as shown in Fig. 4 (a), (b). 또한, 이 복층부재(20a)는, 4개의 층(21, 22, 23, 24)으로 이루어지고, 이웃하는 층(21, 22)(22, 23)(23, 24)끼리의 굴절률이 서로 다르도록, 층(21∼24)의 광학재료가 결정되어 있다. In addition, the multi-layer member (20a) is composed of four layers (21, 22, 23, 24), the layer adjacent (21, 22) (22,23) (23,24) having a refractive index between each other different so, it is determined optical material of the layer (21 to 24). 층(21∼24)의 광학재료는, 어느 쪽이나, 회절광학소자(20)의 사용파장영역에서 투명한 광학수지이다. Optical materials of the layers 21 to 24, the side or which is a transparent optical resin used in the wavelength range of the diffraction optical element 20. 또, 광학수지의 구체예는, 상술한 층(12, 13)과 마찬가지다. In addition, embodiments of the optical resin is identical with the above-described layers 12, 13.

또한, 회절광학소자(20)에 있어서, 복층부재(20a)가 이웃하는 층(21, 22) (22, 23)(23, 24)끼리는, 서로 밀착되어 있다. In addition, with each other in the diffractive optical element 20, the multi-layer member (20a) is adjacent to layer (21, 22) (22,23) (23,24), and is brought into close contact with each other. 이 때문에, 복층부재(20a)의 내부에는, 경계면(20b, 20c, 20d)이 포함되는 것으로 된다. For this reason, in the interior of the multi-layer member (20a), it is to be included the interface (20b, 20c, 20d).

그리고, 복층부재(20a) 내의 3개의 경계면(20b, 20c, 20d)에는, 각각, 회절격자형상의 요철패턴(25, 26, 27)이 형성되어 있다. Then, the boundary surfaces in the three multi-layer member (20a) (20b, 20c, 20d) have, respectively, the concave-convex pattern of the diffraction grating shape (25, 26, 27) are formed. 이들 요철패턴(25, 26, 27)끼리는, 복층부재(20a)의 층방향에 관한 형상 및 치수가 서로 다르다. The irregular portion (25, 26, 27) with each other, the shape and dimensions of the layer direction of the multi-layer member (20a) are different from each other.

요철패턴(25, 26, 27)에 대해서 구체적으로 설명하면, 경계면(20b, 20d)의 요철패턴(25, 27)은, 모두, 도 9의 등간격의 선형상 패턴이고, 분광기능을 실현한다. More specifically with respect to the concave-convex pattern (25, 26, 27), boundary surfaces (20b, 20d), the concave-convex pattern (25, 27) is, and all of the linear patterns, such as the interval of Figure 9, implements the spectral features . 단지, 요철패턴(25, 27)의 방위는, 적층방향을 중심으로하여 90°회전하고 있다. Only, the orientation of the irregular portion (25, 27), and is 90 ° rotated around the stacking direction. 또한, 경계면(20c)의 요철패턴(26)은, 도 10의 동심원형상 패턴이고, 렌즈기능을 실현한다. Further, the irregular portion 26 of the boundary surface (20c) is a concentric circle-shaped patterns in Fig. 10, it realizes a lens function.

요컨대, 제 2 실시형태의 회절광학소자(20)에서는, 1개의 소자로, 렌즈기능과 2종류의 분광기능을 동시에 실현가능하다. In other words, in the diffractive optical element 20 in the second embodiment, it is possible with a single element, realizing the lens function and two different spectral features at the same time. 이 때문에, 회절광학소자(20)를 투과하는 빛은, 요철패턴(26)의 렌즈기능에 의해서 집광되고, 요철패턴(25, 27)의 분광기능에 의해서 2종류의 0차 회절광, 1차 회절광, 2차 회절광‥‥으로 나뉘어진다. For this reason, the light passing through the diffractive optical element 20, the unevenness is converged by the lens function of the pattern 26, the irregular portion (25, 27) the first two types of zero-order diffracted light, by the spectroscopic features of the diffracted light, divided by the second diffraction light ‥‥.

또한, 이 회절광학소자(20)를 제조하는 순서는, 개략, 다음과 같이 되어 있 다. Further, the procedure of manufacturing the diffractive optical element 20, and there is outlined, as follows. <<21>> 층(21)의 표면에 요철패턴(25)을 형성한다. On the surface of << 21 >> layer 21 to form a concave-convex pattern (25). <<22>> 요철패턴(25) 위에 층(22)을 형성하고, 층(22)의 표면에 요철패턴(26)을 형성한다. << 22 >> form a layer 22 on the irregular portion 25, and forms a concavo-convex pattern 26 on the surface of the layer 22. <<23>> 요철패턴(26)상에 층(23)을 형성하고, 층(23)의 표면에 요철패턴(27)을 형성한다. Onto << >> 23 irregular portion 26 formed in the layer 23, and forms a concavo-convex pattern 27 on the surface of the layer 23. <<24>> 요철패턴(27)위에 층(24)을 형성한다. << 24 >> to form a layer 24 on the irregular portion (27).

상기한 바와 같이, 회절광학소자(20)의 층(21∼24)은 어느 쪽이나 광학수지로 구성되기 때문에, 순서 <<21>>∼<<23>>의 각각은, 상술한 회절광학소자(10)를 제조하는 순서 <<12>>의 반복이고, 순서 <<24>>는 상술의 순서 <<13>>과 동일하다. , Since the layer (21 to 24) of the diffractive optical element 20 is composed of one side or the optical resin, each order >> << 21 << 23 >> - is the above-described diffractive optical element, as described above ( and repetition of 10) << Preparation procedure 12 to >>, << 24 >> sequence is identical to the sequence of << 13 >> above.

그 결과, 복층부재(20a)의 내부에 3개의 단순한 요철패턴(25∼27)이 순차로 형성된 회절광학소자(20)를 용이하게 얻을 수 있다. As a result, it is possible to easily obtain a diffractive optical element 20 in three simple irregular portion (25-27) are formed in this order inside the multi-layer member (20a). 이 회절광학소자(20)는 상술한 바와 같이, 1개의 소자로 렌즈기능과 2종류의 분광기능을 동시에 실현할 수 있는 것이고, 또한, 대단히 소형이다. The diffractive optical element 20 will be realized in a lens function and two different spectral features in a single device, as described above, at the same time, also, it is very small. 즉, 제 2 실시형태에 의하면, 렌즈기능과 2종류의 분광기능을 동시에 실현할 수 있는 동시에, 소형으로 생산성에도 뛰어난 회절광학소자(20)를 용이하게 얻을 수 있다. That is, according to the second embodiment, it is possible to realize a lens function and two different spectral features at the same time, it is possible to easily obtain excellent diffractive optical element 20 in a compact in productivity.

또, 상기한 제 1 실시형태와 제 2 실시형태에서는, 3층구조와 4층구조의 회절광학소자(10, 20)를 예로 설명하였지만, 5층 이상의 복층구조를 가지는 회절광학소자에도 본 발명을 적용할 수 있다. Further, in the embodiment above-described first embodiment and the second embodiment, has been described a three-layer structure with four-layer diffractive optical element (10, 20) of the structural examples, the present invention in a diffractive optical element having a multi-layered structure or more five-layer It can be applied. 다만, 복층구조의 층수에 관계없이, 각 층의 광학재료는, 이웃하는 층끼리의 굴절률이 서로 다르도록 결정해야만 한다. However, the optical materials of the layers regardless of the stories of a multi-layer structure, the refractive index of the layers between the neighboring should be determined to differ from each other. 이웃하는 층끼리를 서로 밀착시키는 것도 필요하다. It is also necessary to close contact with each other between the adjacent layers to.

도 5에 나타내는 바와 같이, 회절광학소자가 (n+1)층 구조인 경우, 복층부재의 내부에는, 이웃하는 층끼리의 밀착한 경계면이 n개 포함되기 때문에, n종류의 다른 요철패턴을 형성할 수가 있다. 5, the case where the diffractive optical element (n + 1) layered structure, in the interior of the multi-layer member, since a contact interface between neighboring layers n included, form another concave-convex pattern of the n-type It can be. 즉, 1개의 회절광학소자로, n종류의 광학적 기능을 동시에 실현할 수 있다. That is, as one diffractive optical element, it is possible to realize the optical functions of the n-type at the same time.

또한, 회절광학소자에 의해서 실현 가능한 광학적 기능은, 렌즈기능과 분광기능과의 조합에 한정되지 않는다. In addition, the possible optical function realized by the diffractive optical element is not limited to the combination of a lens function and spectroscopic function. 이웃하는 층끼리의 경계면에 형성되는 요철패턴의 층방향의 형상 또는 치수를 바꾸는 것에 의해, 분기/합파기능, 광강도분포변환기능, 파장필터기능, 분광기능 등, 여러가지 광학적 기능을 실현시키는 것이 가능하다. By changing the shape or dimension of the layer direction of the concave and convex pattern formed on the interface layer between adjacent, such as add / drop multiplexing function, the light intensity distribution converting function, a wavelength filter function, the spectral features, it is possible to realize a variety of optical functions Do. 덧붙여 말하면, 원하는 기능을 실현하기 위해서 복잡한 형상의 요철패턴을 형상하지 않고, 어느 하나의 면에서도 단순하고 제조시에 형성하기 쉬운 요철패턴을 형성함으로써, 원하는 기능을 얻을 수 있다. Incidentally, in order to realize a desired function without having to shape the irregular portion of complex shape, by a simple in terms of any one easy to form a concave-convex pattern to form at the time of manufacture, it is possible to obtain the desired function.

또한, 회절광학소자의 복층구조의 층수(요컨대 요철패턴의 수)에 관계없이, 복층부재의 내부에 형성해야 할 n개의 요철패턴의 형상은 어느 것이나 단순하게 대칭되기 때문에, 이들의 요철패턴을 상술한 방법 (A)∼(F)의 어느 하나에 의해서 순차로 형성함에 의해, 다기능이고 소형인 회절광학소자를 용이하게 얻을 수 있다. In addition, the number of the multi-layer structure of the diffractive optical element (i.e., the number of concave-convex pattern), the shape of the n number of concave-convex pattern to be formed inside the multi-layer member, regardless is because whichever is simple symmetry, above those of the concave-convex pattern a method (a) ~ (F), it is possible to easily obtain a multi-function and small in the diffracting optical element by forming sequentially by any one.

또한, 상기의 것과 같은 회절광학소자를 구성하기 위해서는, 회절광학소자의 복층구조의 층수(요컨대 요철패턴의 수)에 관계없이, 굴절률이 다른 적어도 2종류의 광학재료가 필요하게 된다. Further, in order to configure the diffractive optical element as described above, regardless of the stories of a multi-layer structure of the diffractive optical element (i.e., the number of concave-convex pattern), is the refractive index is the need for at least two different types of optical materials. 2종류의 광학재료를 사용하는 경우, 한쪽의 광학재료와 다른쪽의 광학재료를 교대로 밀착적층시킴으로써, 이웃하는 층끼리의 굴절률을 서로 다르게 할 수 있다. When using the two kinds of optical materials it can be adhered by lamination of an optical material and the other side alternately of one of the optical material, the refractive index of the layers different from each other between the neighboring.

또한, 상기한 실시형태에서는, 회절광학소자의 내부의 이웃하는 층끼리의 경계면에 회절격자형상의 요철패턴을 형성하였지만, 같은 요철패턴을 회절광학소자의 표면에 형성할 수도 있다. Further, in the embodiment described above, but forming a concave-convex pattern of the diffraction grating shape at the interface layer between the inside of the diffractive optical element neighbors, may be formed as the concave-convex pattern on the surface of the diffractive optical element. 회절광학소자의 표면은, 양 끝단의 층과 주위의 분위기(예를 들면 공기)와의 경계면으로, 통상, 굴절률이 서로 다르다. Surface of the diffractive optical element, the boundary surface between the both ends of the layer and the atmosphere of the surrounding (e.g., air), generally, a refractive index different from each other.

도 6에 나타내는 바와 같이, 회절광학소자가 (n-1)층 구조인 경우, 내부의 이웃하는 층끼리의 경계면은 (n-2)개 있고, 표면은 2개 있기 때문에, 경계면 및 표면에 n종류의 다른 요철패턴을 형성할 수 있다. , The boundary surface and the surface because, when the diffractive optical element (n-1) layer structure, the interface layer between the internal neighbor (n-2) pieces, and the surface is so two as shown in Fig. 6 n It can form a concave-convex pattern of the other type. 즉, 1개의 회절광학소자로, n종류의 광학적 기능을 동시에 실현할 수가 있다. That is, as one diffractive optical element, it is possible to realize the optical functions of the n-type at the same time. 다만, 요철패턴의 보호를 생각하면, 요철광학소자의 내부의 경계면에 형성하는 것이 바람직하다. However, considering the protection of the concave-convex pattern, it is preferable to form at the interface of the inside of the concave-convex optical element.

또한, 본 발명의 회절광학소자는, 상술한 바와 같이 각각이 다기능이고 소형이기 때문에, 여러가지 광학장치에 대하여 용이하게 설치할 수가 있다. In addition, the diffractive optical element of the present invention, because each of the multi-functional and compact, as described above, can be easily installed with respect to various optical devices. 광학장치에 설치할 때, 회절광학소자는, 광학장치의 미리 정한 광로(光路)중에 설치되고, 또한, 이 광로에 대하여 요철패턴의 형성면이 교차하는 방향으로 설치된다. When installing the optical device, the diffraction optical element is arranged in a predetermined optical path (光 路) of the optical apparatus, and also, is provided in the direction in which the forming surface of the concave-convex pattern with respect to cross the optical path.

특히 레이저광을 사용하는 광학장치에 조립해 넣는 경우, 회절광학소자는, 레이저광의 광로에 대하여 요철패턴의 형성면이 교차하는 방향으로 설치된다. In particular, assembling into the optical apparatus using a laser beam, a diffractive optical element is installed in the direction in which the forming surface of the concave-convex pattern with respect to cross the optical path of laser light. 또한, 회절광학소자의 각각의 층은, 레이저광의 파장영역에서 투명한 광학재료로 구성하는 것이 바람직하다. In addition, each layer of the diffractive optical element is preferably composed of a transparent optical material in a laser-light wavelength region.

또한, 광통신분야의 광학장치(중계기나 분파기 등)에서는, 광학소자의 다기능화나 소형화나 박형화가 강하게 요구되고 있기 때문에, 이러한 광학장치에 대하여 본 발명의 회절광학소자를 조립해 넣은 것은 특히 유용하다. Further, in the optical device of the optical communication field (destruction repeater or minutes, etc.), since the multi-function upset miniaturization and reduction in thickness of optical elements is strongly desired, it is inserted to assemble the diffractive optical element of the present invention with respect to such an optical device is particularly useful . 이 광통신분야의 광학장치에서는, 적외파장영역(1.4㎛∼1.7㎛)의 레이저광이 사용된다. In the optical device in the optical communication field, the laser light of the infrared wavelength region (1.4㎛~1.7㎛) is used.

예를 들면, 도 1, 도 2에 나타내는 회절광학소자(10)를 광통신에 사용되는 광학장치에 조립해 넣은 경우, 회절광학소자(10)를 투과한 빛 중, 0차광을 후단의 광학계에 스팟으로서 입사할 수 있는 동시에, 예컨대 1차광(θ 1 방향의 빛)을 모니터용으로서 집어낼 수 있다. For example, Figure 1, the spot a, 0 order light in a case insert assembled into the optical unit, passes through the diffractive optical element 10, light that is used for the diffractive optical element 10 shown in Figure 2 in an optical communication in the optical system of the rear end to be joined at the same time, for example, primary light (light of θ 1 direction) as that can be picked up as the monitoring. 1차광은, 회절광학소자(10)의 분광기능에 의해서, 파장마다 다른 스팟을 형성하기 때문이다. Primary light is, by the spectral function of the diffractive optical element 10, is because to form different spot for each wavelength.

(제 3 실시형태) (Third Embodiment)

본 발명의 제 3 실시형태는, 상술한 제 1 실시형태의 회절광학소자(10)(도 1)를 보다 구체적으로 나타내는 것이다. The third embodiment of the present invention form, and more specifically represented by a diffractive optical element 10 (Fig. 1) of the embodiment of the above-described first. 여기서는, 회절광학소자(10)의 복층부재 (10a)의 구체적인 조성을 1개 들어, 그 구성 및 제조순서를 설명한다. Here, for one specific composition of the multi-layer member (10a) of the diffractive optical element 10, it will be described the configuration and the manufacturing procedure.

제 3 실시형태에서는, 층(11)의 광학재료로서, 스미다 광학유리제의 저융점 유리 P-SK60(nd=1.591, At(굴복점(屈伏点))=404℃)을 사용하고, 층(12)의 광학재료로서, 우레탄아크릴레이트계의 자외선 경화수지(nd=1.554)를 사용하고, 층(13)의 광학재료로서, 불소함유 메타크릴레이트계의 자외선 경화수지(nd=1.505)를 사용하여, 이들을 순차로 적층한다. In the third embodiment, using as an optical material of the layer 11, the low melting point of Sumida Optical Glass glass P-SK60 (nd = 1.591, At (yield point (屈伏 点)) = 404 ℃), floor (12 ) as an optical material, and using an ultraviolet curable resin (nd = 1.554) in the urethane acrylate, as an optical material of the layer 13, using an ultraviolet curable resin (nd = 1.505) of the fluorine-containing methacrylate of and stacking them sequentially.

또한, 복층부재(10a)의 이웃하는 층(11, 12)끼리의 경계면(10b)에 형성된 요철패턴(14)은, 격자높이 H 1 이 15.88㎛, 피치가 17㎛(등간격)이다. In addition, the irregular portion 14, the grating height H 1 is 15.88㎛, 17㎛ pitch (equal intervals) formed in the adjacent boundary surfaces (10b) between the layers (11, 12) for the multi-layer member (10a). 이웃하는 층(12, 13)끼리의 경계면(10c)에 형성된 요철패턴(15)은, 격자높이 H 2 가 11.99㎛, 피치가 187.8㎛(중심부)∼5.0㎛(가장 바깥둘레부)이다. Irregular portion 15 formed at the interface (10c) between the adjacent layers 12, 13 that is a grating height H 2 is 11.99㎛, 187.8㎛ pitch (center) ~5.0㎛ (the most outer peripheral part). 요철패턴(14, 15)의 면간격 D 1 은 30㎛이다. If the irregular portion (14, 15) is a distance D 1 is 30㎛.

이 제 3 실시형태의 회절광학소자(10)를 제조하는 순서는, 개략, 상술의 제 1 실시형태에서 설명한 순서 <<11>>∼<<13>>과 마찬가지이다. The first procedure of manufacturing the diffractive optical element 10 of the third embodiment, schematically, the same as the order << 11 >> - << 13 >> described in the first embodiment described above. 또한, 순서 <<11>>에서는 상기 방법(C)의 유리몰드법을 사용하고(도 7(a)), 순서 <<12>>에서는 상기 방법(E)을 사용하고(도 7(b)), 순서 <<13>>에서도 방법(E)을 사용한다(도 7(c)). In addition, (Fig. 7 (a)) << 11 >> In order to use the glass mold process of the method (C), and the sequence << 12 >> Using the method (E) (Fig. 7 (b) ), (uses E) (Fig. 7 (c) method in order << 13 >>). 방법(E)의 상세한 것은 도 3(a)∼(c)와 같다. The same as method (E) for details 3 (a) ~ (c) of FIG.

우선, 제 3 실시형태의 회절광학소자(10)를 제조하는 순서 <<11>>에 대해서 설명한다. First, a description will be given of the sequence << 11 >> for producing a diffractive optical element 10 of the third embodiment. 이 순서 <<11>>에서는, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 2개의 금형 (31, 32)을 사용한다. In this sequence << 11 >> As shown in Fig. 7 (a), uses two molds (31, 32). 여기서, 한쪽의 금형(31)에는, 요철패턴(14)의 반전형상(이하 '반전패턴(14a)'이라고 한다)이 형성되고, 다른쪽의 금형(32)은, 요철패턴을 가지지 않는 평판형상이다. Here, the mold 31 of one side, reverse shape of the uneven pattern 14 (hereinafter referred to as "inversion pattern (14a)") are flat panel that is formed and, have a die 32 of the other side, the concave-convex pattern shape to be.

금형(31)의 제작은, 다음과 같이 행하여진다. Production of the mold 31, is performed as follows. 금형재료로서 스타박스 (stavax)재(31a)를 사용하여, 우선, 그 위에 무전해도금법으로 약 150㎛의 두께의 Ni-P 도금층(31b)을 형성한다. By a mold material using the star box (stavax) material (31a), first, by electroless plating thereon to form a Ni-P plating layer (31b) having a thickness of about 150㎛. 다음에, 이 Ni-P 도금층(31b)을 절삭에 의해 가공하여, 반전패턴(14a)을 형성한다. Next, the processing by the Ni-P plating layer (31b) to the cutting, to form a reverse pattern (14a).

그리고, 2개의 금형(31, 32)을 사용한 순서 <<11>>에서는, 층(11)의 광학재료(저융점 유리 P-SK60)를, 질소분위기중에서 가열하면서(최고 420℃), 2개의 금형 (31, 32)에 의해 끼워서 가압한다. In addition, in order << 11 >> using two molds (31, 32), the optical material (low-melting glass P-SK60) of the layer 11, while heating in a nitrogen atmosphere (up to 420 ℃), two presses sandwiched by a mold (31, 32). 이에 따라, 금형(31)의 반전패턴(14a)의 요철형상이, 층(11)의 광학재료의 표면에 전사된다(유리몰드법). Accordingly, the concave-convex shape of a reverse pattern (14a) of the mold 31, is transferred to the surface of the optical material of the layer 11 (glass mold process). 그 후, 이형함에 의해, 층(11)의 표면에는, 요철패턴(14)이 형성된다(도 7(a)의 상태). Then, the surface of the layer 11. By releasing, the irregular portion 14 is formed (the state of the 7 (a)).

다음에, 제 3 실시형태의 회절광학소자(10)를 제조하는 순서 <<12>>에 대해서 설명한다. Next, a description will be given of the sequence << 12 >> for producing a diffractive optical element 10 of the third embodiment. 이 순서 <<12>>에서는, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 1개의 금형 (33)을 사용한다. In this sequence << 12 >>, as shown in Fig. 7 (b), uses a single mold (33). 이 금형(33)에는, 요철패턴(15)의 반전형상에 해당하는 반전패턴(15a)이 형성되어 있다. The mold 33, there is a reversal pattern (15a) corresponding to the inverted shape of the uneven pattern 15 is formed.

금형(33)의 제작은, 상기한 금형(31)의 제작과 같이 행하여진다. Production of the mold 33, is carried out as the production of the mold 31. 우선, 금형재료인 스타박스재(33a)의 위에 Ni-P 도금층(33b)(두께는 약 150㎛)을 형성하고, 다음에, Ni-P 도금층(33b)을 절삭에 의해 가공하여, 반전패턴(15a)을 형성한다. First, the top of the mold material is a star box member (33a) forming a Ni-P plating layer (33b) (about 150㎛ is thick), and next, the processing by the Ni-P plating layer (33b) to the cutting, reversal pattern to form (15a).

그리고, 금형(33)을 사용한 순서 <<12>>에서는, 상기의 순서 <<11>>에서 형성된 요철패턴(14)의 위에, 층(12)의 광학재료(우레탄아크릴레이트계의 자외선 경화수지)의 미경화물을 적하하고, 이것에 대하여 금형(33)을 근접시켜, 금형(33)과 층(11)의 사이에 미경화수지를 충전시킨다. In addition, in order << 12 >> Using the mold 33, the optical material of the layer 12 on top of the irregular portion 14 formed in the procedure of << 11 >> (ultraviolet curing resin-based urethane acrylate dropping the product of the microscope), which was close to the mold 33. on the other hand, it is filled with the uncured resin between the die 33 and the layer 11. 다음에, 층(11)의 이면(裏面)측으로부터 자외선을 조사하여, 층(12)의 광학재료를 경화시킨다. Next, ultraviolet light is irradiated from the back surface (裏面) side of layer 11, to cure the optical material of the layer 12. 이에 따라, 금형(33)의 반전패턴(15a)의 요철형상이, 층(12)의 표면에 전사된다. Accordingly, the concave-convex shape of a reverse pattern (15a) of the mold 33, is transferred to the surface of the layer 12. 그 후, 이형하는 것에 의해, 층(12)의 표면에는, 요철패턴(15)이 형성된다(도 7(b)의 상태). Then, by releasing the surface of the layer 12 and the irregular portion 15 is formed (the state of Figure 7 (b)).

마지막으로, 제 3 실시형태의 회절광학소자(10)를 제조하는 순서 <<13>>에 대해서 설명한다. Finally, a description will be given of the sequence << 13 >> for producing a diffractive optical element 10 of the third embodiment. 이 순서 <<13>>에서는, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 1개의 금형(34)을 사용한다. In this sequence << 13 >> As shown in Fig. 7 (c), it uses a single mold (34). 이 금형(34)은, 요철패턴을 가지지 않는 평판형상이다. The mold 34 is a flat plate having no concave-convex pattern.

그리고, 금형(34)을 사용한 순서 <<13>>에서는, 상기의 순서 <<12>>에서 형성된 요철패턴(15)의 위에, 층(13)의 광학재료(불소함유 메타크릴레이트계의 자외선 경화수지)의 미경화물을 적하하고, 이에 대하여 금형(34)을 근접시켜, 금형(34)과 층(12)의 사이에 미경화수지를 충전시킨다. Then, the procedure using the mold 34, << 13 >> The optical material (a fluorine-containing ultraviolet rays of the methacrylate of the uneven pattern 15, a layer 13 on top of the formed in the procedure of << 12 >> dropping the cargo microscopy of the cured resin), which was close to the mold (34) with respect to this, it is filled with the uncured resin between the die 34 and the layer 12. 다음에, 층(11)의 이면측으로부터 자외선을 조사하여, 층(13)의 광학재료를 경화시킨다. Next, ultraviolet light is irradiated from the back surface of the layer 11, to cure the optical material of the layer 13. 이에 따라, 금형(34)의 평 면형상이 층(13)의 표면에 전사된다. Accordingly, the plane shape of the metal mold 34 is transferred to the surface of the layer 13. 그 후, 이형함에 의해, 층(13)의 표면은 평면형상이 된다(도면 7(c)의 상태). Then, the surface is flat the shape of the layer 13 as by the release (while in the figure 7 (c)).

이와 같이 하여, 복층부재(10a)의 내부에 2개의 요철패턴(14, 15)이 순차로 형성된 제 3 실시형태의 회절광학소자(10)를 얻을 수 있다. In this way, it is possible to obtain the two irregular portion (14, 15), the third embodiment of the diffractive optical element 10 formed in this order inside the multi-layer member (10a). 이 회절광학소자(10)는, 상술한 바와 같이, 1개의 소자로 렌즈기능과 분광기능을 동시에 실현할 수 있는 것이다. The diffractive optical element 10 is, it is possible to realize a lens function and spectroscopic function at the same time by a single device, as described above.

또한, 상기한 제 3 실시형태의 순서 <<11>>∼<<13>>에 있어서, 회절광학소자 (10)의 요철패턴(14, 15)의 형성은, 각각, 미리 제작된 금형(31, 33)을 사용하여, 그 반전패턴(14a, 15a)을 전사함에 의해, 용이하게 할 수 있다. Further, in the above-described procedure of the third embodiment >> << 11 << 13 >> -, the formation of the irregular portion (14, 15) of the diffractive optical element 10, respectively, a mold (31 prepared in advance , 33) was used, and, to facilitate by transferring the reversal pattern (14a, 15a).

또한, 금형(31, 33)의 제작도 용이하다. Further, it is also easily produced in the mold (31, 33). 이것은, 금형(31)의 반전패턴(14a)이 단순한 등간격의 선형상 패턴이고, 금형(33)의 반전패턴(15a)도 단순한 동심원형상 패턴이고, Ni-P 도금층(31b, 33b)에 대한 절삭가공을 용이하고 또한 고정밀도로 할 수 있기 때문이다. This, and the inversion pattern (14a), the linear patterns of the simple regular intervals of the mold 31, and the inversion pattern (15a) is also simple concentric pattern of the mold 33, for the Ni-P plating layer (31b, 33b) easy, because it can also be a high precision cutting.

따라서, 제 3 실시형태에 의하면, 렌즈기능과 분광기능을 동시에 실현할 수 있는(다기능) 동시에, 소형으로 생산성에도 뛰어난 회절광학소자(10)를 용이하게 제조할 수가 있다. Thus, according to the third embodiment, it is possible to easily manufacture the lens function and spectroscopic function at the same time (multi-function) at the same time, a compact excellent in the productivity, the diffractive optical element 10 can be realized.

(제 4 실시형태) (Fourth Embodiment)

본 발명의 제 4 실시형태는, 상술한 제 2 실시형태의 회절광학소자(20)(도 4)를 보다 구체적으로 나타내는 것이다. The fourth embodiment of the present invention form, and more specifically represented by a diffractive optical element 20 (Fig. 4) of the second embodiment described above. 여기서는, 회절광학소자(20)의 복층부재 (20a)의 구체적인 조성을 1개 들어, 그 구성 및 제조순서를 간단히 설명한다. Here, for one specific composition of the multi-layer member (20a) of the diffractive optical element 20, it will be described the configuration and the manufacturing procedures briefly.

제 4 실시형태에서는, 층(21), 층(23)의 광학재료로서, 6관능고리형상 우레탄아크릴레이트와 이소보르닐메타크릴레이트(isobornyl methacrylate)의 혼합물(nd =1.490)을 사용하고, 층(21), 층(24)의 광학재료로서, 에톡시화 비스페놀A 디메타크릴레이트(nd=1.541)를 사용하여, 이들을 교대로 4층 적층한다. In the fourth embodiment, as an optical material of layer 21, layer 23, and 6 using the functional mixture (nd = 1.490) of the annular urethane acrylate and isobornyl methacrylate (isobornyl methacrylate), and layer 21, and as an optical material of the layer 24, using the ethoxylated bisphenol a dimethacrylate (nd = 1.541), and four-layer stacking them alternately.

또한, 복층부재(20a)가 이웃하는 층(21, 22)끼리의 경계면(20b)에 형성된 요철패턴(25)과, 이웃하는 층(23, 24)끼리의 경계면(20d)에 형성된 요철패턴(27)은, 상기한 제 3 실시형태의 요철패턴(14)과 같은 형상으로, 그 방위는 90°회전하고 있다. Further, the concave-convex pattern formed on the boundary surface (20d) between the multi-layer member (20a) with a layer adjacent (21, 22), the interface (20b) irregular portion 25 and, adjacent layers (23, 24) which is formed in between the ( 27), with shapes such as irregular portion 14 of the third embodiment above, its orientation is rotated 90 °. 이웃하는 층(22, 23)끼리의 경계면(20c)에 형성된 요철패턴(26)은, 상기한 제 3 실시형태의 요철패턴(15)과 같은 형상이다. Formed in the boundary surface (20c) between adjacent layers (22, 23) to the concave-convex pattern (26) is a concave-convex pattern such as 15 in the third embodiment above-described shape.

이 제 4 실시형태의 회절광학소자(20)를 제조하는 순서는, 개략, 상술의 제 2 실시형태에서 설명한 순서 <<21>>∼<<24>>와 동일하다. The procedure of manufacturing the fourth embodiment of the diffractive optical element 20 is the same as the procedure described in << schematically, a second embodiment of the above-<< 21 >> 24 >>. 또, 순서 <<21>>∼ <<23>>에서는, 상기한 제 3 실시형태의 순서 <<12>>와 같은 공정이, 형성하고 싶은 요철패턴(25∼27)의 반전형상의 금형을 각각 사용하여, 순차로 바꾸면서 3회 반복된다. The order << 21 >> - << 23 >> In, a mold of a reverse shape of the uneven pattern (25-27), the process is desired to be formed, such as a sequence << 12 >> The third embodiment described above to each use, while changing in sequence is repeated three times. 그리고, 마지막 순서 <<24>>는, 상기한 제 3 실시형태의 순서 <<13>>과 같은 평판형상의 금형을 사용하여 행하여진다. Then, the final step is << 24 >>, is carried out by using a mold of a plate shape, such as a sequence << 13 >> The third embodiment described above.

이와 같이 하여, 복층부재(20a)의 내부에 3개의 요철패턴(25∼27)이 순차로 형성된 제 4 실시형태의 회절광학소자(20)를 얻을 수 있다. In this way, it is possible to obtain the three diffractive optical irregular portion of the fourth embodiment (25-27) are formed in this order element 20 inside the multi-layer member (20a). 이 회절광학소자(20)는, 상술한 바와 같이, 1개의 소자로 렌즈기능과 2종류의 분광기능을 동시에 실현할 수 있는 것이다. The diffractive optical element 20 is, to that of one device can realize a lens function and two different spectral features at the same time as described above.

또한, 상기한 제 4 실시형태의 순서 <<21>>∼<<24>>에 있어서, 회절광학소자 (20)의 요철패턴(25∼27)의 형성은, 각각, 미리 제작된 금형을 사용하여 반전패턴을 전사함으로써, 용이하게 할 수 있다. Further, in order << 21 >> - << 24 >> of the fourth embodiment described above, the formation of the uneven pattern (25-27) of the diffractive optical element 20, respectively, using the ready-made mold and by transferring the reversal pattern, it can be facilitated. 또한, 금형의 반전패턴은, 단순한 등간격의 선형상 패턴이나 동심원형상 패턴이고, 금형의 제작도 용이하고 또한 고정밀도로 할 수 있다. In addition, the reverse pattern of the mold is a simple shape such as a line pattern or a concentric pattern in the interval, the production of a mold is easy, and also with high accuracy.

따라서, 제 4 실시형태에 의하면, 렌즈기능과 2종류의 분광기능을 동시에 실현할 수 있는(다기능) 동시에, 소형으로 생산성에도 뛰어난 회절광학소자(20)를 용이하게 제조할 수가 있다. Thus, according to the fourth embodiment, at the same time with two types of lens functions which can realize the spectral features at the same time (multi-function), a compact in productivity can be easily produced excellent diffractive optical element (20).

또, 상기한 실시형태나 실시예에서는, 1개의 복층부재(10a 또는 20a)에 의해서 구성된 회절광학소자(10, 20)를 예로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. Further, in the above-described embodiment or embodiments, been described a diffractive optical element (10, 20) are configured by a single multi-layer member (10a or 20a) for example, the invention is not limited to this. 예를 들면, 도 8에 나타내는 회절광학소자(40)와 같이, 2개의 복층부재 (40a, 40b)를 설치할 수도 있다. For example, as the diffractive optical element 40 shown in Figure 8, it is also possible to provide the two multi-layer member (40a, 40b).

회절광학소자(40)의 복층부재(40a)는, 2층구조이고, 이웃하는 층(41, 42)끼리의 경계면과 층(42)의 표면에, 각각, 회절격자형상의 요철패턴(패턴(1, 2))이 형성되어 있다. Multi-layer member (40a) of the diffractive optical element 40 is a two-layer structure, and the uneven pattern of the surface of the interface with the layer 42 between adjacent layers 41 and 42 which, respectively, a grating shape (pattern ( 1, 2)) it is formed. 또한, 복층부재(40b)도, 2층구조이고, 이웃하는 층(43, 44)끼리의 경계면과 층(43)의 표면에, 각각, 회절격자형상의 요철패턴(패턴(3, 4))이 형성되어 있다. In addition, the multi-layer member (40b) also, a two-layer structure, and the adjacent layers 43 and 44, the concave-convex pattern (the pattern (3,4)) of the boundary surface and the surface of the layer 43, respectively, the diffraction grating the image of each other to It is formed.

또한, 이 회절광학소자(40)에서는, 2개의 복층부재(40a, 40b)의 사이, 요컨대, 층(42)의 표면(패턴(2))과 층(43)의 표면(패턴(3))과의 사이에, 봉지부재(封止部材, 45)에 의해서 광학재료(46)가 충전되어 있다. Further, this diffractive optical element 40, two multi-layered member between, that is, the surface (pattern 3) of the surface (pattern 2), and layer 43 of the layer 42 of the (40a, 40b) in between, and an optical material 46 is filled by the sealing member (封 止 部 材, 45). 봉지부재(45)는, 접착고무 등으로, 2개의 복층부재(40a, 40b)를 일체화하는 역할도 담당하고 있다. Sealing member 45 is adhered to the rubber or the like, and is also responsible for integration of the two multi-layer member (40a, 40b).

광학재료(46)는, 이웃하는 층(42, 43)과는 굴절률이 다른 기체나 액체이고, 봉지부재(45)에 의해서 봉하여 막혀지기 때문에, 내부의 굴절률의 고르지 못함이 거의 없다고 생각된다. Optical material 46 and having a refractive index and a neighboring layer 42 and 43, other gas or liquid, because it is blocked by rod by the sealing member 45, it is considered almost no irregularities of the internal refractive index.

광학재료(46)로서의 액체로는, 예를 들면, 순수(純水), 알콜류, 에테르류, 에스테르류 등으로 분류되는 일반적인 용제외에, 굴절액(현미경의 액침관찰 등에서 사용되는 굴절률이 이미 알려진 액체)을 사용할 수 있다. A liquid as an optical material 46 is, for example, pure water (純水), alcohols, ethers, in general, except for being classified as esters, refractive liquid (having a refractive index that is used in the liquid immersion observation of the microscope is already known It may be a liquid). 굴절액은, 브로모나프탈렌이나 세바신산 디n부틸 등이다. Refractive liquid, such as a-bromonaphthalene or sebacic acid di-n-butyl. 또한, 광학재료(46)로서의 기체에는, 공기외에, 질소, 아르곤 등의 불활성가스를 사용할 수 있다. Further, in the gas as an optical material (46), in addition to air, it is possible to use an inert gas, nitrogen, argon, or the like.

본 발명에 의하면, 1개의 소형의 회절광학소자로 복수의 광학적 기능을 동시에 실현할 수 있는 동시에, 용이하게 생산할 수도 있다. According to the present invention, the diffraction optical element of a single compact at the same time capable of realizing a plurality of optical functions at the same time, may easily be produced.

Claims (8)

  1. 복수의 층으로 이루어지고, 각각의 층이 광학재료로 구성된 복층부재를 구비하고, Comprises a plurality of layers, and each layer having a multi-layer member made of an optical material,
    상기 복층부재의 이웃하는 층끼리는, 서로 밀착되고, 또한, 광학재료의 굴절률이 서로 다르고, Each other and the adjacent layer of the multilayer member is in close contact with each other, In addition, the refractive index of the optical material are different from each other,
    상기 복층부재의 내부에는, 상기 이웃하는 층끼리의 밀착한 경계면이 1개 이상 포함되고, In the interior of the multi-layer member, the adhesion boundary surface between the adjacent layers to each other and include at least one,
    상기 1개 이상의 경계면과 상기 복층부재의 표면을 포함시킨 3개 이상의 면 중, 적어도 2개의 면에는, 각각, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴이 형성되고, The at least one boundary surface of the at least three surface that includes a surface of the multi-layer member, at least two faces has, respectively, a concave-convex pattern that causes the desired diffraction effect with respect to the transmitted light is formed,
    다른 면에 형성된 상기 요철패턴끼리는, 상기 복층부재의 층방향에 관한 형상 또는 치수가 서로 다른 것을 특징으로 하는 회절광학소자. Each other and the unevenness pattern formed on the other side, the diffractive optical element, characterized in that the shape or dimensions of the layer direction of the multilayer member different.
  2. 3개 이상의 층으로 이루어지고, 각각의 층이 광학재료로써 구성된 복층부재를 구비하고, Is composed of three or more layers, and each layer having a multi-layer member formed by an optical material,
    상기 복층부재의 이웃하는 층끼리는, 서로 밀착되고, 또한, 광학재료의 굴절률이 서로 다르고, Each other and the adjacent layer of the multilayer member is in close contact with each other, In addition, the refractive index of the optical material are different from each other,
    상기 복층부재의 내부에는, 상기 이웃하는 층끼리의 밀착한 경계면이 2개 이상 포함되고, In the interior of the multi-layer member, in close contact interface of said adjacent layers to each other and comprising at least 2,
    상기 2개 이상의 경계면 중 적어도 2개에는, 각각, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴이 형성되고, At least two of the two or more interfaces include, respectively, a concave-convex pattern that causes the desired diffraction effect with respect to the transmitted light is formed,
    다른 면에 형성된 상기 요철패턴끼리는, 상기 복층부재의 층방향에 관한 형상 또는 치수가 서로 다른 것을 특징으로 하는 회절광학소자. Each other and the unevenness pattern formed on the other side, the diffractive optical element, characterized in that the shape or dimensions of the layer direction of the multilayer member different.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복층부재는, 수지제의 광학재료로 구성된 수지층을 2개 이상 포함하고, The method of claim 1 or claim 2, wherein the multi-layer member, and a resin layer consisting of the optical material of a resin containing two or more,
    상기 2개 이상의 수지층 중 적어도 2개는, 이웃하는 위치에서, 서로 밀착되고, At least two of the two or more layers can have, and in close contact with each other in a neighboring location,
    상기 요철패턴 중 적어도 1개는, 상기 이웃하는 위치에서 밀착된 수지층끼리의 경계면에 형성되는 것을 특징으로 하는 회절광학소자. Wherein at least one of concave and convex pattern, the diffractive optical element, characterized in that formed at the interface between the adhesive resin layer be in the neighborhood of the location.
  4. 이웃하는 2개의 층의 각각에, 투과광에 대하여 원하는 회절작용을 일으키는 요철패턴이 형성되고, 상기 요철패턴끼리의 형상 또는 치수가 층방향에 관해서 서로 다른 회절광학소자의 제조방법으로서, In each of the two neighboring layers, the concave-convex pattern that causes the desired diffraction effect with respect to the transmitted light is formed, and a method for manufacturing a diffractive optical element with respect to each other in shape or dimension between the concave and convex pattern in the layer direction,
    소정의 광학재료로 구성된 층의 표면에, 제 1 요철패턴을 형성하는 제 1 공정과, On the surface of the layer composed of predetermined optical material, the first step of forming a first concave-convex pattern,
    상기 제 1 요철패턴의 위에, 상기 광학재료와는 굴절률이 다른 수지제의 광학재료로 구성된 수지층을 형성하고, 해당 수지층의 표면에, 제 2 요철패턴을 형성하는 제 2 공정을 구비하고, On top of the first concave-convex pattern, and a second step of the surface of the optical material and the refractive index can form a resin layer, the number of the consisting of the optical material of the other resin layers, forming a second concave and convex pattern,
    상기 제 2 공정은, 상기 제 1 요철패턴의 위에 상기 수지제의 광학재료의 미경화물을 도포하는 제 1 보조공정과, 상기 미경화물에 대하여 상기 제 2 요철패턴의 반전형상의 형을 밀착시키는 제 2 보조공정과, 상기 형을 밀착시킨 상태에서 상기 미경화물을 경화시키는 제 3 보조공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 회절광학소자의 제조방법. First to close the second step, the first concave-convex pattern the first sub-process and the second concave-convex pattern shape of a reverse shape of respect to the microscope cargo for applying a microscope substance of the optical material of the resin over the method for manufacturing a diffractive optical element comprises a third storage step of curing the microscope cargo in a state where the two contact sub-process and the type.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 보조공정에서는, 광조사(光照射)에 의해서 상기 미경화물을 경화시키는 것을 특징으로 하는 회절광학소자의 제조방법. The method of claim 4, wherein the third sub-process in the method for manufacturing a diffractive optical element, comprising a step of curing the cargo microscope by the light irradiation (光 照射).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 회절광학소자를 구비한 광학장치에 있어서, Claim in an optical device having a diffractive optical element according to any one of the preceding claims,
    상기 회절광학소자는, 상기 광학장치의 미리 정한 광로(光路)중에 설치되고, 또한, 상기 광로에 대하여 상기 요철패턴의 형성면이 교차하는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 광학장치. The diffractive optical element is arranged in a predetermined optical path (光 路) of the optical devices, and optical device, characterized in that with respect to the optical path, which is installed in the direction in which the forming surface of the concave-convex pattern crossing.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광학장치는, 레이저광을 사용하는 장치이고, The method of claim 6, wherein the optical device is a device that uses a laser beam,
    상기 회절광학소자는, 각각의 층이 상기 레이저광의 파장영역에서 투명한 광학재료로 구성되고, 또한, 상기 레이저광의 광로에 대하여 상기 형성면이 교차하는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 광학장치. The diffractive optical element is that each layer is composed of a transparent optical material in the laser light wavelength region, and the optical device, characterized in that with respect to the laser beam optical path, which is installed in a direction in which the forming surfaces intersecting.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광학장치에서 사용되는 상기 레이저광의 파장영역은, 1.4㎛∼1.7㎛의 적외파장영역인 것을 특징으로 하는 광학장치. The method of claim 7, wherein the laser light wavelength region used in the optical device, optical device characterized in that the infrared wavelength region of 1.4㎛~1.7㎛.
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